(57)【要約】【課題】有害な界面層を形成する追加の酸化が生じない、高い誘電率の誘電体を備えたＭＩＭＣＡＰ構造を提供する。【解決手段】電子デバイスが、第１電極と、チタン酸化物および第１ドーパントイオンを含む誘電体材料層とを含む。誘電体材料層は、第１電極の上に形成される。第１ドーパントイオンは、Ｔｉ４＋イオンと比べて１０％またはそれ以下のサイズ不整合を有し、誘電体材料は、６５０℃未満の温度でルチル正方結晶構造を有する。電子デバイスは、誘電体材料層の上に形成された第２電極を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１電極と、
第１電極の上に形成された誘電体材料層であって、該誘電体材料層は、チタン酸化物および第１ドーパントイオンを含み、第１ドーパントイオンは、Ｔｉ４＋イオンと比べて多くても１０％のサイズ不整合を有し、誘電体材料は、６５０℃未満の温度でルチル正方結晶構造を有するようにした誘電体材料層と、
誘電体材料層の上に形成された第２電極と、を備える電子デバイス。
【請求項２】
第１ドーパントイオンは、Ｍｇ，Ｓｃ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｖ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｒｕ，Ｒｈおよびこれらの組合せからなるグループから選択される請求項１記載のデバイス。
【請求項３】
第１電極および第２電極の少なくとも１つが、金属または導電性酸化物を含む請求項１記載のデバイス。
【請求項４】
導電性酸化物は、ＲｕＯ２，ＩｒＯ２，ＭｏＯ２，ＶＯ２，Ｉｎ２Ｏ３およびこれらの組合せからなるグループから選択された第１金属酸化物を含む請求項３記載のデバイス。
【請求項５】
導電性酸化物は、第２金属酸化物および第２ドーパントを含む請求項３記載のデバイス。
【請求項６】
第２金属酸化物は、Ｉｎ２Ｏ３，ＳｎＯ２，ＣｄＯ，ＭｇＯ，ＺｎＯおよびこれらの組合せからなるグループから選択され、
第２ドーパントは、Ｓｎ，Ｓｂ，Ｙ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｚｒ，Ｗ，Ａｌおよびこれらの組合せからなるグループから選択される請求項５記載のデバイス。
【請求項７】
電子デバイスを製造する方法であって、
第１電極を形成することと、
第１電極の上に、チタン酸化物および第１ドーパントイオンを含む誘電体材料層を形成することとを含み、第１ドーパントイオンは、Ｔｉ４＋イオンと比べて１０％またはそれ以下のサイズ不整合を有し、誘電体材料は、６５０℃未満の温度でルチル正方結晶構造を有するものであり、
さらに、誘電体材料層の上に、第２電極を形成することを含む方法。
【請求項８】
誘電体材料層、第１電極および第２電極の少なくとも１つが、原子層成長法（ＡＬＤ）によって形成される請求項７記載の方法。
【請求項９】
第１ドーパントは、Ｍｇ，Ｓｃ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｖ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｒｕ，Ｒｈおよびこれらの組合せからなるグループから選択される請求項７または８記載の方法。
【請求項１０】
誘電体材料は、堆積したままの形態でのルチル正方結晶構造を有する請求項７〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
誘電体材料は、誘電体材料層を堆積した後、６５０℃未満の温度で熱処理を適用したときに、ルチル正方結晶構造を有する請求項７〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
第１電極および第２電極の少なくとも１つが、金属または導電性酸化物を含む請求項７〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
導電性酸化物は、ＲｕＯ２，ＩｒＯ２，ＭｏＯ２，ＶＯ２，Ｉｎ２Ｏ３およびこれらの組合せからなるグループから選択された第１金属酸化物を含む請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
導電性酸化物は、第２金属酸化物および第２ドーパントを含む請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
第２金属酸化物は、Ｉｎ２Ｏ３，ＳｎＯ２，ＣｄＯ，ＭｇＯ，ＺｎＯおよびこれらの組合せからなるグループから選択され、
第２ドーパントは、Ｓｎ，Ｓｂ，Ｙ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｚｒ，Ｗ，Ａｌおよびこれらの組合せからなるグループから選択される請求項１４記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＩＭＣＡＰ構造の製造方法およびＭＩＭＣＡＰ構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイナミックランダムアクセスメモリ金属−誘電体−金属キャパシタ（ＤＲＡＭ  ＭＩＭＣＡＰ）の将来のスケーリングについて、二酸化チタン（ＴｉＯ２）が興味深い誘電体層と考えられており、ルチル相（少なくとも８０）として結晶化した場合、アナターゼ相（約４０）と比べて比較的高いｋ（誘電率）値を示すことに起因する。二酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）は、下部電極および、ルチルＴｉＯ２の低温成長のためのテンプレートとして用いられる導電性の酸化物である。例えば、熱的安定性、高価格などの幾つかの不都合を提示するＲｕＯ２の使用を回避し、代替の電極と置換することが大きな関心事であろう。しかしながら、テンプレートが存在しなければ、ルチルＴｉＯ２は、高い温度（約９００℃）でのアニールの後にのみ得られる。従って、ルチルＴｉＯ２の形成温度を低くする解決法が必要になる。
【０００３】
ＤＲＡＭ  ＭＩＭＣＡＰの将来のスケーリングでは、高い誘電率の誘電体だけでなく、有害な界面層を形成する追加の酸化が生じない電極を見つけることが必要になる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示の目的は、有害な界面層を形成する追加の酸化が生じない、高い誘電率の誘電体を備えたＭＩＭＣＡＰ構造を提供することである。
【０００５】
本開示の他の目的は、こうしたＭＩＭＣＡＰ構造を形成するための低温の方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
これらの目的は、独立請求項の主題を用いて本開示に従って達成される。
【０００７】
ここで開示するのは、ＭＩＭＣＡＰ構造を製造するための改善した方法、システムおよびデバイス、ならびにそのＭＩＭＣＡＰ構造である。
【０００８】
一実施形態では、電子デバイスが、第１電極と、その上に形成された、チタン酸化物および第１ドーパントイオンを含む誘電体材料からなる層とを含むスタックを備える。
【０００９】
第１ドーパントイオンは、Ｔｉ４＋イオンと比べて１０％またはそれ以下のサイズ不整合を有し、誘電体材料は、６５０℃未満の温度でルチル正方(tetragonal)結晶構造を有する。電子デバイスは、誘電体材料層の上に形成された第２電極を備える。
【００１０】
他の実施形態では、電子デバイスの製造方法は、第１電極を形成することと、その上に、チタン酸化物および第１ドーパントイオンを含む誘電体材料からなる層を形成することとを含む。第１ドーパントイオンは、Ｔｉ４＋イオンと比べて１０％またはそれ以下のサイズ不整合を有し、誘電体材料は、６５０℃未満の温度でルチル正方結晶構造を有する。該方法は、誘電体材料層の上に第２電極を形成することをさらに含む。
【００１１】
アナターゼＴｉＯ２は、動力学的に有利であるが、ルチルＴｉＯ２は熱力学的に最も安定した相である。従って、先行技術の低温または６００℃に達するアニール後の薄膜堆積では、アナターゼ相の形成が得られる。しかしながら、誘電体層としての使用では、著しく高い誘電率のため、ルチル相は好まれている。しかし、先行技術の手法では、アナターゼ相をルチル相へ完全に変換する（約９００℃）には、より高い熱収支(thermal budget)が必要になる。
【００１２】
アナターゼ相およびルチル相の両方が正方構造を有し、セルパラメータでの相違点はセルの体積であり、これはルチルＴｉＯ２でより小さくなる。
【００１３】
本願は、ＴｉＯ２を、より小さな半径を持つカチオン(cation)でドーピングすることによって、ルチルＴｉＯ２を形成することを開示する。カチオンがＴｉＯ２の格子の中に入り、Ｔｉ４＋サイトと置換すると、セルが収縮すると考えられている。半径（サイズ）がＴｉ４＋より僅かに小さい適切なカチオンの１つは、Ｍｇ２＋である。代替として、他のドーパント、例えば、Ｃｏ２＋，Ｎｉ２＋，Ｚｎ２＋，Ｖ２＋なども好適である。チタン原子より小さいまたは僅かに大きい半径（１０％またはそれより小さい半径の不整合）を有するドーパントも好適である。
【００１４】
理論に束縛されるのを望まなければ、酸素空孔を生成するプロセス、例えば、アクセプタドーパント（Ｔｉ４＋より小さい価数を持つイオン）の添加など、および還元性雰囲気の使用が、アナターゼ−ルチル変換を加速すると考えられている。反対に、格子間チタンの濃度、例えば、ドナードーパントの添加を増加させるプロセスは、その変換を抑制する。
【００１５】
電子デバイスの好ましい一実施形態では、第１電極および第２電極の少なくとも１つが、金属または導電性酸化物を含み、導電性酸化物は、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）として使用するのに好適な材料である。
【００１６】
電子デバイスの好ましい一実施形態では、第１ドーパントイオンの濃度は、０．３％ａｔ〜２０％ａｔである。
【００１７】
電子デバイスの製造方法の好ましい一実施形態では、導電性酸化物は、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）として使用するのに好適な材料である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
本開示は、下記の説明および添付の図面を用いてさらに明らかになるであろう。全ての図面は、本開示の幾つかの態様および実施形態を図示することを意図している。記載した図面は、概略的に過ぎず、限定的なものでない。
【００１９】
【図１】ルチルＴｉＯ２のレファレンスとして、原子層成長法（ＡＬＤ）を用いて堆積し、６００℃、１分間、Ｏ２含有雰囲気中でアニールした、ＴｉＯ２膜ベースのＯ３の微小角入射Ｘ線回折（ＧＩＸＲＤ）パターンを示す。
【図２Ａ】物理的気相成長法（ＰＶＤ）を用いて堆積し、６００℃、１分間、Ｏ２含有雰囲気中でのポスト堆積アニール後のＴｉレファレンス膜のＧＩＸＲＤパターンを示す。
【図２Ｂ】物理的気相成長法（ＰＶＤ）を用いて堆積し、６００℃、１分間、Ｏ２含有雰囲気中でのポスト堆積アニール後のＭｇドープＴｉＯ２（１６．５％ａｔのＭｇ）のＧＩＸＲＤパターンを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本開示は、特定の実施形態に関して一定の図面を参照しながら説明しているが、本開示はこれによって限定されず、請求項によってのみ限定される。ここで記載した図面は、概略的に過ぎず、限定的なものでない。図面において、幾つかの要素のサイズは強調していることがあり、説明目的のため、スケールどおりに描いていない。寸法および相対寸法は、本開示の実際の実施品と必ずしも対応していない。
【００２１】
さらに、説明および請求項での用語「第１」「第２」「第３」などは、類似の要素を区別するために使用しており、必ずしも連続的または時間的な順番を記述するためではない。この用語は、適切な状況下で交換可能であり、本発明の実施形態は、ここで説明したり図示したものとは別の順番で動作可能である。
【００２２】
さらに、説明および請求項での用語「上(top)」、「下(bottom)」、「の上に(over)」、「の下に(under)」等は、説明目的で使用しており、必ずしも相対的な位置を記述するためのものでない。こうして用いた用語は、適切な状況下で交換可能であって、ここで説明した本発明の実施形態がここで説明または図示した以外の他の向きで動作可能である。
【００２３】
さらに、種々の実施形態は、「好ましい」と参照していても、本開示の範囲を制限することなく本開示を実施できる例示の方法として解釈することになる。
【００２４】
用語「備える、含む(comprising)」は、それ以降に列挙された手段に限定されるものと解釈すべきでなく、他の要素またはステップを除外していない。記述した特徴、整数、ステップまたは構成要素の存在を、参照したように特定するように解釈する必要があるが、１つ又はそれ以上の他の特徴、整数、ステップまたは構成要素、あるいはこれらのグループの存在または追加を除外していない。こうして表現「手段Ａ，Ｂを備えるデバイス」の範囲は、構成要素Ａ，Ｂのみから成るデバイスに限定すべきでなく、むしろ本発明に関して、デバイスの列挙した構成要素だけがＡ，Ｂであり、さらに請求項はこれらの構成要素の等価なものを含むものとして解釈すべきである。
【００２５】
一態様において、下記のスタックを含む電子デバイスが開示される。
・第１電極。その上に、
・チタン酸化物と、第１ドーパントイオンとを含む誘電体材料からなる層。第１ドーパントイオンは、Ｔｉ４＋イオンより小さいまたは僅かに大きいサイズを有し、誘電体材料は、６５０℃未満の温度でルチル正方結晶構造を有する。その上に、
・第２電極。
【００２６】
第１ドーパントイオンは、ルチル構造への正８面体(octahedral)配位特性において、Ｔｉ４＋イオンと比較して１０％またはそれより小さい半径不整合を有する。
【００２７】
本開示の実施形態において、第１ドーパントイオンは、Ｍｇ，Ｓｃ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｖ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｒｕ，Ｒｈおよびこれらの組合せからなるグループから選択できる。
【００２８】
ルチルＴｉＯ２の形成を引き起こすのに必要な最小濃度は、選択したドーパントイオンに依存する。幾つかの実施形態では、約０．３％ａｔのドーパントイオンが、ルチルＴｉＯ２の形成を導くために充分となる。１％ａｔまたはそれ以上のより高濃度も、ルチルＴｉＯ２の形成を導くことができる。ドーパントイオン濃度は、好ましくは、相分離を導く上限、即ち、特定の例では約２０％ａｔを超えない。
【００２９】
本開示の幾つかの実施形態では、誘電体材料は、追加のストロンチウムを含んでもよい。しかしながら、これらの特定の例では、結晶化のときに形成される構造は、ペロブスカイト型である。ルチルＴｉＯ２およびドーパント元素を含むペロブスカイトＳＴＯの両方が、ＤＲＡＭ  ＭＩＭＣＡＰ応用に好適な高誘電率(high-k)値および大きなバンドギャップによって特徴付けられる誘電体である。
【００３０】
本開示の実施形態において、第１電極および第２電極の少なくとも１つが、金属または導電性酸化物を含む。
【００３１】
第１電極及び／又は第２電極は、金属、例えば、ＴｉＮ，ＴａＮ，Ｒｕ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｗまたはこれらの組合せを含んでもよい。
【００３２】
本開示の代替の実施形態において、導電性酸化物は、第１金属酸化物を含む。好適な抵抗率（１０−３ｏｈｍ・ｃｍ未満）を有する第１金属酸化物の非限定的な例は、ＲｕＯ２，ＩｒＯ２，ＭｏＯ２，ＶＯ２，Ｉｎ２Ｏ３またはこれらの組合せである。
【００３３】
本開示の他の実施形態において、導電性酸化物は、第２金属酸化物および第２ドーパントを含む。第２金属酸化物は、Ｉｎ２Ｏ３，ＳｎＯ２，ＣｄＯ，ＭｇＯ，ＺｎＯおよびこれらの組合せからなるグループから選択される。第２ドーパントは、Ｓｎ，Ｓｂ，Ｔｉ，Ｙ，Ｍｏ，Ｚｒ，Ｗ，Ａｌおよびこれらの組合せからなるグループから選択される。
【００３４】
特定の実施形態では、導電性酸化物は、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）として使用するのに好適な任意の材料である。
【００３５】
第２態様において、電子デバイスの製造方法が開示され、下記ステップを含む。
・第１電極を形成すること。その上に、
・チタン酸化物と、第１ドーパントイオンとを含む誘電体材料からなる層を形成すること。第１ドーパントイオンは、Ｔｉ４＋イオン半径と比べて１０％またはそれ以下の半径不整合を有する。誘電体材料は、６５０℃未満の温度でルチル正方結晶構造を有する。その上に、
・第２電極を形成すること。
【００３６】
本開示の異なる実施形態において、誘電体材料からなる層および第１または第２電極の少なくとも１つが、原子層成長法（ＡＬＤ）または化学気相成長法（ＣＶＤ）によって形成される。
【００３７】
第２態様の幾つかの実施形態において、第１ドーパントイオンは、Ｍｇ，Ｓｃ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｚｎ，Ｖ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｒｕ，Ｒｈおよびこれらの組合せからなるグループから選択される。
【００３８】
第２態様の他の実施形態において、誘電体材料は、追加のストロンチウムを含んでもよい。しかしながら、これらの特定の例では、誘電体材料の構造は、ペロブスカイト型である。
【００３９】
両態様の異なる実施形態において、誘電体材料からなる層および第１または第２電極の何れかが、同じまたは異なる組成を有する多重サブ層(sub-layer)を含んでもよい。代替として、誘電体材料からなる層および第１または第２電極の何れかが、同質または傾斜(graded)した組成を有する単一層でもよい。
【００４０】
誘電体材料は、堆積したままの形態でルチル正方結晶構造を有し、あるいは、ルチル構造は、誘電体材料からなる層を堆積した後、追加の熱処理を適用して形成される。特定の実施形態では、熱処理は、その場(in-situ)（堆積チャンバ内）で、または、酸化性雰囲気、６５０℃未満の温度の外部(ex-situ)で実施されるポスト堆積アニールである。第２態様の実施形態は、第１電極および第２電極の少なくとも１つが、金属または導電性酸化物を含むことを開示する。
【００４１】
幾つかの実施形態では、導電性酸化物は、ＲｕＯ２，ＩｒＯ２，ＭｏＯ２，ＶＯ２，Ｉｎ２Ｏ３またはこれらの組合せからなるグループから選択された第１金属酸化物を含む。
【００４２】
代替の実施形態では、導電性酸化物は、第２金属酸化物および第２ドーパントを含む。第２金属酸化物の非限定的な例が、Ｉｎ２Ｏ３，ＳｎＯ２，ＣｄＯ，ＭｇＯ，ＺｎＯおよびこれらの組合せからなるグループから選択される。第２ドーパントは、Ｓｎ，Ｓｂ，Ｙ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｚｒ，Ｗ，Ａｌおよびこれらの組合せからなるグループから選択される。
【００４３】
特定の実施形態では、導電性酸化物は、透明導電性酸化物（ＴＣＯ）として使用するのに好適な任意の材料である。
【００４４】
（例）
一実施形態では、物理的気相成長法（ＰＶＤ）からスタートした、３００ｍｍウエハ上における、Ｍｇドープの誘電体ルチルＴｉＯ２の形成、ＴｉＭｇ共スパッタ(co-sputter)膜が開示される。酸化性雰囲気で熱処理（アニール）を実施する前に、その膜を、反応物質としてチタン・メトキシド(methoxide)およびＯ３を用いて、２５０℃でＡＬＤ堆積した、２ｎｍのＴｉＯ２で被覆(capped)した。しかしながら、このキャップ層は任意である。レファレンスとして、ＡＬＤによって厚いＴｉＯ２膜（１４ｎｍ）を堆積し、その後、Ｏ２中で６００℃、１分間アニールを行った。
【００４５】
図１中のレファレンス・サンプルのＧＩＸＲＤパターンは、アナターゼ相の形成を示した。
【００４６】
異なる例では、０％，１１％，１３％および１６．５％のＭｇ濃度で、ＴｉおよびＭｇの供給源からＭｇとともに共スパッタによってＴｉを堆積した。
【００４７】
堆積したままの場合、レファレンスＴｉサンプルは良好に結晶化し（Ｔｉ立方晶およびＴｉ六方晶）、一方、Ｍｇドープのサンプルは、結晶Ｍｇとともに、弱く結晶化した六方晶Ｔｉの存在を示した（図２ａ）。
【００４８】
ＴｉＯ２の被覆と、６００℃、１分間、Ｏ２中のポスト堆積アニールの後、ＧＩＸＲＤは、ドープ無しサンプルでは、弱く結晶化したＴｉＯ２の形成を示し、一方、ドープしたサンプルは、良好に結晶化したルチルＴｉＯ２の形成を示した。ＭｇまたはＭｇＯは検出されず、ＭｇはルチルＴｉＯ２構造の中に少なくとも部分的に取り込まれたようである（図２ｂ）。好ましくは、ドーパントイオン（例えば、Ｍｇ）は、完全またはほぼ完全にルチルＴｉＯ２構造の中に取り込まれる。
【００４９】
代替の実施形態では、ＭｇドープのルチルＴｉＯ２が、ＡＬＤまたはＣＶＤによって形成される。好都合には、Ｍｇ濃度の調整は、ＡＬＤまたはＣＶＤプロセスで達成するのがより容易である。
【００５０】
ＡＬＤ手法の追加の利点は、ＡＬＤを用いて、電極としての導電性酸化物（例えば、ＴＣＯ）または金属の形成と組合せ可能な点である。こうした導電性酸化物の例が、ＴｉドープのＭｇＯである。
【００５１】
電極としてのＴｉドープのＭｇＯと、ルチル構造（よって、高誘電率(high-k)値および大きなバンドギャップ）を有する誘電体としてのＭｇドープＴｉＯ２との特定の組合せが好都合であり、ＡＬＤシーケンスで実施が容易である。代替の導電性酸化物は、ＴｉドープのＣｄＯ、またはＴｉドープのＩｎ２Ｏ３であり、これらの各々が１０−３  Ｏｈｍ・ｃｍ未満の低抵抗率を有する。  
【００５２】
追加の態様において、導電性酸化物で形成された第１電極と、その上にある、ルチル構造を有するドープＴｉＯ２と、その上にある第２電極と、を備えるＭＩＭＣＡＰデバイスが開示される。第１電極および第２電極は、同じ導電性材料または同じでない導電性材料で形成できる。第１電極及び／又は第２電極の導電性材料は、金属または導電性金属酸化物である。好ましくは、導電性金属酸化物は、追加のドーパントを含む。本開示のスタックは、代替として、他のデバイス、例えば、ＲＲＡＭメモリに設置できる。
【００５３】
他の実施形態では、前駆体として、ビス−メチルシクロペンタジエニル・マグネシウムＭｇ（ＭｅＣｐ）２およびＴｉ（ＯＣＨ３）４を用いて、ＡＬＤによってＭｇドープＴｉＯ２膜を堆積した。反応サイクルは、｛［Ｈ２Ｏ／Ｔｉ（ＯＣＨ３）４］ｘ［／Ｈ２Ｏ／Ｍｇ（ＭｅＣｐ）２］ｙ／［Ｈ２Ｏ／Ｔｉ（ＯＣＨ３）４］ｚ｝ｎ、または、｛［Ｏ３／Ｔｉ（ＯＣＨ３）４］ｘ［／Ｈ２Ｏ／Ｍｇ（ＭｅＣｐ）２］ｙ／［Ｏ３／Ｔｉ（ＯＣＨ３）４］ｚ｝・ｎである。
【００５４】
ｘ，ｙまたはｚサブサイクルは、次のように変化し得る。（ｘ／ｙ／ｚ）ｎ，または、ｘ＝ｚのとき（ｙ／ｘ）ｎ；（ｘ／ｙ）ｎ。３つの特定の状況は、約１２ｎｍのＭｇドープＴｉＯ２の目標厚さで、２５０℃で堆積した、２２２サイクルのＯ３／Ｔｉ（ＯＣＨ３）４と３サイクルの／Ｈ２Ｏ／Ｍｇ（ＭｅＣｐ）２の総数で検討される。
【００５５】
・（１）Ｍｇが均一に分布しており、即ち、１サイクルのＭｇが、膜の下部、膜の中間および膜の上部に設けられる。｛［Ｏ３／Ｔｉ（ＯＣＨ３）４］７４［／Ｈ２Ｏ／Ｍｇ（ＭｅＣｐ）２］１｝・３。
・（２）３サイクルのＭｇが、膜の中間設けられる。｛［Ｏ３／Ｔｉ（ＯＣＨ３）４］１１１［／Ｈ２Ｏ／Ｍｇ（ＭｅＣｐ）２］１［Ｏ３／Ｔｉ（ＯＣＨ３）４］１１１｝・１。
・（３）３サイクルのＭｇが、膜の上部に設けられる。｛［Ｏ３／Ｔｉ（ＯＣＨ３）４］２２２［／Ｈ２Ｏ／Ｍｇ（ＭｅＣｐ）２］１｝・１。
【００５６】
上述したように形成した全ての誘電体膜が、結晶性であり、表面凹凸(textured)のルチル構造（１１０）を有する。
【００５７】
ＭｇドープＴｉＯ２膜が、１０ｎｍ  ＴｉＮ／５ｎｍ  Ｒｕ（下部電極として）、１２ｎｍ  ＭｇドープＴｉＯ２（誘電体として）、４０ｎｍ  ＴｉＮ（上部電極として）からなるスタックの誘電体である３つのＭＩＭキャパシタについて、ＥＯＴ−Ｊｇデータ（ＥＯＴ＝等価酸化膜厚と、Ｊｇ＝漏れ電流密度）を記録した。依存性ＥＯＴ−Ｊｇを＋１Ｖの極性で与えた場合、ＭｇＯがスタック上部に存在する場合、レファレンス（純粋なＴｉＯ２）と比べて、Ｊｇは増加する。
【００５８】
ＴｉＯ２層の中間への３つのＭｇＯサイクルの挿入にも関わらず、結晶化が中断されず、純粋なＴｉＯ２に匹敵する、低いＪｇ（約１ｘ１０−７Ａ／ｃｍ２）が得られる。
【００５９】
ＭｇＯをスタックの中間に１サイクルのＭｇＯまたは３サイクルのＭｇＯとして堆積した場合、純粋なＴｉＯ２と比べて同程度のＥＯＴおよびＪｇ値が得られる。３サイクルのＭｇＯは、実際、少し低いＥＯＴを示し、酸化物格子の収縮および、ＭｇＯ添加に伴う誘電率の増加の傾向を示した。
【００６０】
ＭｇＯは、約７．３ｅＶ〜７．８ｅＶのより大きなバンドギャップ、および低い誘電率（９．８）にも関わらず、ＥＯＴの増加に関与しない。この挙動は、分離した層形成というよりも、ルチル格子でのＭｇ２＋を用いたＴｉ４＋の置換を示している。負極性での改善点（−１Ｖの印加電圧で得られた、より低いＪｇ）が、より大きなＭｇ含有量で観測される。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【外国語明細書】
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